Nobel de Física a investigaciones que permitirán estudiar comportamiento de los electrones

Los galardonados son los franceses Pierre Agostini, profesor emérito de la Universidad Estatal de Ohio (Estados Unidos), y Anne L’Huillier, docente de la Universidad de Lund en Suecia, y el húngaro Ferenc Krausz, director del Instituto Max Planck de Óptica Cuántica en Alemania.

Para entender la magnitud de su trabajo, imagine que un segundo se divide entre un millón de partes, obteniendo un microsegundo; luego ese microsegundo se divide nuevamente entre un millón de partes, dando lugar a un picosegundo, y por último ese picosegundo se divide entre otro millón de partes, alcanzando la escala de attosegundos, bajo la cual se creó la nueva manera de crear pulsos de luz extremadamente cortos, una rapidez increíble, comparable con parpadear millones de veces más rápido de lo normal.

Lo que hicieron los científicos fue desarrollar láseres con pulsos del orden de los 100 attosegundos, lo que les permitió adentrarse en la escala de tiempo en la que los electrones se mueven alrededor de los núcleos o en órbitas dentro de los átomos (unidad básica de la materia), responsables también de la energía y la vida en general.

El profesor Diego Torres, del Departamento de Física de la Universidad Nacional de Colombia (UNAL), explica que “el experimento clave que llevó a este descubrimiento involucró el uso de láseres pulsados en dos caminos: uno a través de un gas noble y el otro en el espacio libre. La interferencia resultante entre los dos caminos generó pulsos ultracortos de attosegundos. Este método les permitió a los científicos estudiar la respuesta electrónica en sistemas atómicos, demostrando la efectividad de su enfoque”.

“Ese tiempo es tan corto, que permite ver directamente las interacciones de los electrones. Tener pulsos ultrarrápidos nos permitiría entender el comportamiento de la materia, a lo que se suma la enorme cantidad de tecnologías láser que se han creado”.

Su aporte a la humanidad

“El impacto de este avance es impresionante”, así lo describe el científico colombiano Edwin Pedrozo Peñafiel, investigador del Instituto Tecnológico de Massachusetts  (MIT), quien menciona que “con él se ha proporcionado una herramienta sin precedentes para observar la dinámica de los electrones dentro de un átomo en tiempo real”.

“Esta capacidad de estudio íntimo abre la puerta para entender cómo los átomos componen moléculas, las cuales a su vez forman estructuras más complejas como células y proteínas”.

Señala además que “una aplicación inmediata de esta tecnología es el estudio de materiales, especialmente semiconductores, fundamentales para la electrónica moderna. Manipular la densidad electrónica de estos materiales en la escala de attosegundos transformaría propiedades fundamentales, permitiendo que un material pase de ser aislante a conductor en tiempos ultrarrápidos”.

Los materiales aislantes son aquellos que no pueden conducir la corriente eléctrica, como por ejemplo la madera, mientras que un conductor sí lo hace, como un cable de cobre.

Más allá de la física

El trabajo de los investigadores reconocidos con el Nobel de Física tiene campos de aplicación que van más allá de la física, y es justamente por eso que se otorga premio; en este caso la investigación biológica es otra área del conocimiento en la que se puede aplicar.

Como ejemplo, uno de los científicos premiados está utilizando esta técnica de gran rapidez para estudiar la dinámica de las células en el cuerpo humano. Según el investigador, observar la evolución de las células en tiempo casi real tendría implicaciones en el diagnóstico y tratamiento temprano de enfermedades como el cáncer.